Построение модели линейного асинхронного двигателя с помощью программы "ELCUT"

Между сеансами работы ELCUT документы сохраняются в дисковых файлах по одному файлу для каждого документа. В ходе сеанса можно создавать новые документы, открывать и сохранять существующие.

Использование этой гибкой архитектуры позволяет весьма быстро описать и решить задачу или серию задач. Типичная последовательность шагов при решении новой задачи представлена на блок-схеме:

Рис. 3 Блок-схема последовательности шагов решения новой задачи

Для расчета магнитных полей, возбужденных токами, синусоидально изменяющимися во времени и, наоборот, для расчета токов, индуцированных переменных магнитным полем в проводящей среде (вихревых токов) используется задача, анализирующая магнитное поле переменных токов.

При постановке задачи можно использовать следующие возможности:

• свойства сред: воздух, ортотропные материалы с постоянной магнитной проницаемостью, токонесущие проводники с известным напряжением или током;

• источники поля: приложенное напряжение, полный ток проводника, плотность тока или однородное внешнее поле;

• граничные условия: заданное значение потенциала (условие Дирихле), заданные значения касательной составляющей индукции (условие Неймана), условие постоянства потенциала (нулевого потока) на поверхностях сверхпроводников.

Результатами расчета являются: векторный магнитный потенциал, плотность тока, напряжение, магнитная индукция,напряженность магнитного поля, силы, моменты, омические потери, вектор Пойнтинга, энергия магнитного поля, импеданс, собственные и взаимные индуктивности.

На рисунке 4, показан пример, общего вида и увеличенного участка результата расчета значения мгновенной плотности тока модели цилиндрического линейного асинхронного двигателя, представленный в графической форме. Длина статора и вторичного элемента  данной модели составляет  L = 130мм, радиус статора равен Rст. = 26мм, радиус вторичного элемента Rвэ = 15мм, величина воздушного зазора при этом d = 0,2мм.

а)

б)

Рис. 4 Результаты расчета значения мгновенной плотности тока модели цилиндрического линейного асинхронного двигателя, представленный в графической форме с цветовой шкалой; а) – общий вид, б) – увеличенный участок

Необходимо учесть, что расчеты проводятся только для режима неподвижного вторичного элемента.

Также можно использовать специальные возможности для отображения полученных данных в интересующей точке модели с помощью интегрального калькулятора, вычисляющего различные интегральные значения на проведенных линиях и поверхностях. К примеру, можно рассчитать тяговое усилие вышеупомянутой модели. Для этого необходимо всего лишь построить контур в интересующей области и нажать клавишу "интегральный калькулятор", расположенной на панели инструментов. Чтобы получить полное тяговое усилие модели, в построенный контур должна войти вся область вторичного элемента, для данной модели оно составляет f = 10448Н.

Магнитные силы могут быть переданы в задачу расчета механических напряжений в элементах конструкции (совмещенная магнито-упругая задача); а омические потери могут быть использованы в качестве источников тепла при анализе теплового поля (совмещенная термоэлектрическая задача).

Два мастера помогают вычислить собственную и взаимную индуктивность катушек и импеданс проводников (полное комплексное сопротивление переменному току).

Обычно при расчетах магнитного поля переменных токов представляют интерес такие величины как полныйэлектрический ток (с его сторонней и вихревой компонентами), электрическое напряжение, мощность тепловыделения (омические потери), индукция магнитного поля, напряженность магнитного поля, электромагнитные силы и их моменты, комплексное сопротивление (импеданс) индуктивность.

Заключение

Данная работа дает краткий обзор одной из программ решения задач связанных с исследованием математических моделей при проектировании линейного асинхронного двигателя. При всем многообразии программного обеспечения, позволяющего решать подобные задачи, ELCUT является одной из самых простых, как при построении самой модели, так и при задании параметров и получения результатов. ELCUT не является универсальной программой как, например, MATLAB, но она позволяет существенно ускорить и облегчить решение задачи на всех этапах.

Список литературы

1. И.В. Черных, Ф.Н. Сарапулов Основы теории и моделирование линейного асинхронного двигателя как объекта управления. Екатеринбург, 1999. 229с.

2. О.Н. Веселовский, А.Ю. Коняев, Ф.Н. Сарапулов Линейные асинхронные двигатели. М.: Энергоатомиздат, 1991. 256с.

3. Д.В. Свечарник Электрические машины непосредственного привода. М.: Энергоатомиздат, 1988. 208с.

4. ELCUT –  Моделирование  двумерных  полей  методом  конечных  элементов. Руководство  пользователя, версия 4.2Т. Производственный  кооператив  ТОР. Санкт-Петергург. 148с.